Surface energy budget model of a cave

Summary A simple surface energy budget model is developed and validated for an aboriginal rock art site in Western Australia. The thermal regime of the rock face is strongly dependent on the sky view factor for a vertical surface element and the sensible and latent heat fluxes are shown to be relatively unimportant. Using climatological data, the model is extended to form the basis for appropriate environmental management and conservation of the rock art.

---

Zusammenfassung Es wird ein einfaches Oberflächenenergiebilanzmodell für eine Höhle mit Felszeichnungen der Eingeborenen in Westaustralien entwickelt und überprüft. Das thermische Regime der Felsoberfläche wird vom Bildwinkel des Himmels für ein vertikales Oberflächenelement dominiert, während sich die Flüsse fühlbarer und latenter Wärme als unbedeutend erwiesen. Die Berücksichtigung von klimatologischen Daten ermöglicht es, damit die Grundlagen für geeignete Umweltund Konservierungsmaßnahmen für das Kunstwerk zu schaffen.

---

---

With 4 Figures     

Heating of a small Alpine valley

Summary Two- and three-dimensional fields of meteorological variables are constructed from measurements in a small Alpine end valley during daytime of two fine weather days. These are fields of the surface energy balance, of temperature and wind. With these data the energy budget of the valley atmosphere is calculated. In the morning, the sensible heat which is released on the valley surface is used to heat the valley atmosphere. The advection terms are rather small. In the afternoon, the energy gain is nearly completely exported out of the valley region. The transport is managed by advection with the valley wind and the related upward motion, which are branches of the valley wind system which overlap into the next larger valley. The role of a small valley in the interplay of the thermal circulation systems in the heating of the mountainous boundary layer is discussed.

---

Erwärmung eines kleinen Alpentals

Zusammenfassung Messungen in einem kleinen alpinen Endtal gestatten die Berechnung zwei- und dreidimensionaler Felder meteorologischer Größen tagsüber an zwei Schönwettertagen. Dies sind Felder der Terme der Energiebilanz am Untergrund, der Temperatur und des Windes. Daraus läßt sich der Energiehaushalt der Talatmosphäre berechnen. Am Vormittag wird die am Untergrund freigesetzte fühlbare Wärme zur Erwärmung des Tals genutzt, die Advektionsterme sind ziemlich klein. Am Nachmittag wird dieser Wärmegewinn nahezu vollständig aus dem Talbereich exportiert. Dieser Transport wird durch die Advektion mit dem Talwind und dem resultierenden Aufwind bewerkstelligt, die Zweige eines ins nächste Tal übergreifenden Talwindsystems sind. Die Rolle eines kleinen Alpentals im Zusammenspiel der verschiedenen thermischen Zirkulationssysteme bei der Erwärmung der Gebirgsgrenzschicht wird diskutiert.

---

---

With 6 Figures     

The control of the electrical conductivity of the lower atmosphere

Summary The electrical conductivity of the atmosphere at any part of the earth's surface depends on the local concentration of small ions. This in turn depends 1. on their rate of production and 2. on their rate of removal. The removal is due principally to attachment to condensation nuclei. Methods are described for counting the nuclei and for determining their sizes and masses. The ratios of charged to uncharged nuclei, when they are in equilibrium with the small ions, are determined for nuclei of various sizes. Observations on nuclei in the free atmosphere show that they are usually not in equilibrium. The difficulty of establishing any simple relation between atmospheric conductivity, rate of ion-production and nucleus concentration is increased by the discovery that the air-borne radioactive matter which contributes to the small-ion production tends to increase with increase of nucleus concentration.

---

Zusammenfassung Die elektrische Leitfähigkeit der Atmosphäre an einer beliebigen Stelle der Erdoberfläche hängt von der örtlichen Konzentration kleiner Ionen ab; diese ist ihrerseits bedingt 1. durch die Ionisierungsstärke und 2. durch die Geschwindigkeit ihrer Vernichtung. Die Vernichtung von Kleinionen ist vor allem auf die Anlagerung an Kondensationskerne zurückzuführen. Es werden Methoden für die Kernzählung und für die Bestimmung von Größe und Maße der Kerne beschrieben. Das Verhältnis von geladenen zu ungeladenen Kernen wird für den Fall, daß sie im Gleichgewicht mit den kleinen Ionen sind, für Kerne verschiedener Größe bestimmt. Kernbeobachtungen in der freien Atmosphäre ergeben, daß dieses Gleichgewicht gewöhnlich nicht besteht. Die Aufstellung einer einfachen Beziehung zwischen der atmosphärischen Leitfähigkeit, dem Prozentsatz der Ionenbildung und der Kernkonzentration wird noch erschwert durch die Feststellung, daß die aus der Luft stammenden radioaktiven Substanzen, die zur Bildung von Kleinionen beitragen, mit einer Zunahme der Kernkonzentration ihrerseits ebenfalls eine Zunahme zeigen.

---

Résumé La conductibilité électrique de l'atmosphère en un endroit quelconque de la terre dépend de la concentration locale des petits ions; celle-ci est à son tour commandée 1. par l'intensité de l'ionisation et 2. par la vitesse de leur disparition. La destruction des petits ions est due surtout à leur dépôt sur des noyaux de condensation. On expose des méthodes de dénombrement des noyaux et de détermination de leur grosseur et de leur masse. On établit le rapport des noyaux chargés aux noyaux non chargés dans le cas où ils sont en équilibre avec les petits ions, et cela pour des noyaux de différentes grosseurs. Des observations de noyaux de l'atmosphère libre prouvent que cet équilibre n'est généralement pas réalisé. Dans la recherche d'une relation simple entre la conductibilité atmosphérique, le taux de formation d'ions et la concentration en noyaux, on se heurte à la difficulté suivante: les substances radioactives provenant de l'air et qui contribuent à la formation de petits ions augmentent en même temps que la concentration des noyaux.

---

---

Dedicated to Professor Dr.H. Benndorf on the occasion of his eightieth birthday.     

Observed energy flux anomalies during MONEX-79 over the Bay of Bengal

Summary The dominant surface energy budget parameters, namely the net radiation fluxes, must be precisely known for an understanding of southwest monsoon behaviour and the early stages of formation of a meteorological system, i.e. trough, low pressure, depression, cyclone etc., and break monsoon conditions over the Bay of Bengal region. The data measured during the MONEX-79 period from July 16–31 are used in order to study the fluctuations of energy fluxes and the net radiation in the month of July over the region. During this period the total energy flux is increasing from South to North with a maximum over the head of the Bay. However, the fluctuation of net radiation is not significant. There is an outstanding increase in the energy flux with anomalies of values 240 W/m².

---

Zusammenfassung Für das Verständnis des Südwestmonsuns und für die Entwicklung eines meteorologischen Systems, wie Trog-Tiefdruck-Depression-Zyklone etc., sowie für die Bedingungen des Monsunendes über der Bengalischen Bucht, ist das genaue Wissen um die wichtigen Parameter der Energiebilanz an der Oberfläche, insbesondere der Strahlungsbilanz und der anderen Energieflüsse, unverzichtbar. Die Beobachtungsdaten vom 16.–31. Juli während MONEX-79 werden zum Studium der Energieflußfluktuationen und der Strahlungsbilanz für Juli in diesem Gebiet herangezogen. In dieser Periode nahm die Energieflußsumme nach Norden zu, mit einem Maximum über dem nördlichsten Teil der Bucht, während die Fluktuation der Strahlungsbilanz unbedeutend blieb. Trotzdem zeigt sich eine bedeutende Erhöhung des Energieflusses von bis zu 240 W/m².

---

---

With 2 Figures     

An index to assess agricultural drought in India

Summary Crop drought or moisture stress is a function of the difference between actual evapotranspiration and evapotranspiration requirements of the crop under given atmospheric conditions.In the present work the climatic water balance approach is utilized to develop a crop moisture index for the kharif crop season over India.The difference between actual and climatologically derived evapotranspiration have been accumulated for different consecutive weeks of the crop season and made comparable in time and space through suitable weights. The lowest weighted deficit values have then been used for successive weeks to evolve the Crop Moisture Index. This index enables detection of degree of moisture stress experienced by the crop and can be used in drought monitoring.

---

Zusammenfassung Dürre oder Feuchtestreß ist eine Funktion der Differenz zwischen tatsächlicher Verdunstung und dem Verdunstungsbedarf für bestimmte Kulturpflanzen unter gegebenen atmosphärischen Bedingungen. In vorliegender Studie wird die klimatische Wasserbilanz verwendet, um einen Feuchtigkeitsindex für die Kharif-Anbauzeit in Indien zu erstellen.Die Differenz zwischen aktueller und klimatologisch errechneter Verdunstung wurde für einige aufeinanderfolgende Wochen der Erntezeit aufsummiert und durch geeignete Gewichtungen in Zeit und Raum vergleichbar gemacht. Die am wenigsten veränderten Defizitwerte wurden dann für aufeinanderfolgende Wochen zur Errechnung eines Feuchtigkeitsindex herangezogen. Dieser Index ermöglicht die Quantifizierung des für die Pflanzen relevanten Feuchtestresses und kann für die Aufzeichnung von Dürren verwendet werden.

---

---

With 2 Figures     

Der Einfluß der Polarisation auf die Reflexion an Wasserflächen

Zusammenfassung Nach Ableitung der in der Arbeit zur Verwendung gelangenden mathematischen Formeln werden die Lösungsmöglichkeiten und bisherigen Lösungsversuche besprochen. Die Ergebnisse der Berechnung der Abhängigkeit derFresnelschen Reflexionskoeffizienten von der Brechzahl wurden mitgeteilt. Der Einfluß der Brechzahl wurde als vernachlässigbar festgestellt. Die Reflexionskoeffizienten des Himmelslichts wurden für Sonnenhöhen von 0°, 20°, 40°, 60° ausDornos Messungen und für 90° aus einer empirisch korrigierten Strahlungs- und Polarisationsverteilung nachRayleigh berechnet. Der Einfluß der Polarisation auf die Reflexion an Wasserflächen ergab sich zu –1,13% für 0°, –0,55% für 20°, +0,18% für 40°, +0,47% für 60° und +0,83% für 90°, wobei allerdings der Wert für 90° als nicht ganz gesichert angesehen werden muß. Die Polarisation ist demnach als nicht unbedingt vernachlässigbar anzusehen, da ihr Einfluß in Extremfällen 8–10% des Endwertes ausmachen kann. Die Reflexionsverhältnisse wurden als sehr verschieden von denjenigen eines gleichmäßig diffusen Himmels gefunden.Die Berechnung der Reflexionskoeffizienten der Globalstrahlung an einer Wasserfläche wurde nach Messungen vonDorno, Kimball undLunelund, die Berechnung der Reflexion an einer Wasserkugel nach Messungen vonDorno undKimball durchgeführt. Es zeigte sich, daß infolge der günstigeren Verteilung des Himmelslichts die reflektierten Anteile desselben von ähnlicher Größe sind wie die der Sonnenstrahlung; die Reflexionskoeffizienten der Globalstrahlung sind sehr verschieden von denjenigen der Sonnenstrahlung. Die Reflexion der Globalstrahlung an einer Wasserkugel wurde zu ca. 5,8% berechnet.Der Einfluß der Polarisation auf die Reflexion an wellenbewegten Wasserflächen wurde im allgemeinen als vernachlässigbar gefunden. Schließlich wurden einige neuere Arbeiten auf dem Gebiete der Polarisation und der Reflexion an Wasserflächen besprochen.

---

Summary Following the derivation of the mathematical formulae used in this paper, possible solutions and prior attempts to solutions are discussed. Results are given of the calculated dependence of theFresnel reflection coefficient on the refraction number. The influence of the refraction number was found to be negligible. Reflection coefficients of the sky light were calculated, for sun heights of 0°, 20°, 40°, 60°, fromDorno's measurements, and for 90° from an empirically corrected distribution of radiation and polarization given byRayleigh. The influence of polarization on the reflection at water surfaces was found to be –1,13 per cent for 0°.

---

Résumé Les formules mathématiques employées dans cet ouvrage sont dérivées, les solutions possibles et celles qui ont été tentées jusqu'à présent furent commentées. Puis les résultats du calcul de la dépendance des coefficients de réflexion deFresnel de l'indice de réfraction furent démontrés. Il fut constaté que l'influence de l'indice de réfraction peut être négligée. Les coefficients de réflexion de la lumière du ciel furent calculés pour des hauteurs de soleil de 0°, 20°, 40°, 60° à l'aide des mensurations deDorno et pour 90° au moyen d'une distribution d'irradiation et de polarisation d'aprèsRayleigh, corrigée empiriquement. Il en résulta une influence de la polarisation sur des surfaces d'eau de –1,13% pour 0°.

---

---

Mit 1 Textabbildung

---

Zur Zeit in Sydney, Australien.     

Some laboratory models of flow past the Alpine/Pyrenees mountain complex

Summary A series of laboratory experiments have been conducted to simulate the dynamical effects of the flow over and around a model Alpine/Pyrenean topography. The experimental study has employed a linearly salt-stratified rotating water channel through which the model topography is towed. Data have been collected for ranges of the similarity parameters (Rossby, Burger, Ekman and Froude numbers and the topography height to fluid depth ratio) which accord with their atmospheric values; only four of these parameters are independent. The ratio of the fluid depth to topography width need not be simulated because it does not appear as an independent parameter in the leading terms of the governing equations and boundary conditions. The results demonstrate the effects of flow direction on the horizontal motion patterns at various heights and numerous system parameter combinations. Vortex shedding is shown to occur for parameter ranges similar to those appropriate for the atmosphere; an empirical relation between the Strouhal and Rossby numbers is obtained and it is shown that the shedding periods is approximately twice the inertial period. The experiments demonstrate the flow splitting occurs in the vicinity of Geneva for both westerly and northwesterly flow. The importance of the Froude number in controlling the conditions under which fluid flows over or around the topography is illustrated, and the occurrence of lee waves for different values of the Froude and Rossby numbers (and different locations and flow directions) is described. Finally, it is shown that the advection of a parent cyclone from west to east along a path north of the Alps can generate a cyclone in the lower levels of the atmosphere in the vicinity of the Gulf of Genoa. It is suggested that these dynamical effects may play a role in triggering a lee cyclone which then might grow by other physical processes.

---

Einige Labormodelle von Strömungen im Einfluß des Alpen/Pyrenäen-Gebirgskomplexes

Zusammenfassung Es wurden eine Reihe von Laborexperimenten durchgeführt, um die dynamischen Effekte der Strömung über und um ein Modell der Alpen-Pyrenäentopographie zu simulieren. Bei der Experimentaluntersuchung wurde ein mit Salz linear geschichteter rotierender Wasserkanal, durch den das Modellgelände gezogen wird, verwendet. Es wurden Daten für Bereiche der Ähnlichkeitsparameter (Rossby-, Burger-, Ekman- und Froude-Zahl und das Verhältnis Geländehöhe zu Flüssigkeitstiefe) gesammelt entsprechend ihren atmosphärischen Werten. Nur vier von diesen Parametern sind unabhängig. Das Verhältnis der Flüssigkeitstiefe zur Geländebreite braucht nicht simuliert zu werden, weil es in den Haupttermen der bestimmenden Gleichungen und Randbedingungen nicht als unabhängiger Parameter aufscheint. Die Resultate veranschaulichen die Effekte der Strömungsrichtung auf die horizontalen Bewegungsmuster in verschiedenen Höhen und bei zahlreichen Kombinationen von Systemparametern. Es zeigt sich, daß Wirbelablösung in ähnlichen Parameterbereichen vorkommt, wie sie für die Atmosphäre geeignet sind. Man erhält eine empirische Beziehung zwischen der Strouhal- und der Rossby-Zahl und es zeigt sich, daß die Ablösungsperiode annähernd das Doppelte der Trägheitsperiode ausmacht. Die Experimente zeigen, daß Strömungsaufspaltung im Bereich von Genf sowohl für westliche, als auch für nordwestliche Strömungen vorkommt. Weiters wird die Bedeutung der Froude-Zahl für die Kontrolle der Bedingungen, unter welchen die Flüssigkeit über oder um die Topographie fließt, veranschaulicht und das Auftreten von Lee-Wellen für verschiedene Werte der Froude- und der Rossby-Zahl (und verschiedene Stellen und Strömungsrichtungen) beschrieben. Schließlich wird gezeigt, daß die Advektion einer Mutterzyklone von West nach Ost nördlich der Alpen eine Zyklone in den unteren Schichten der Atmosphäre im Bereich des Golfs von Genua erzeugen kann. Es wird darauf hingewiesen, daß diese dynamischen Effekte beim Auslösen einer Lee-Zyklone, welche dann durch andere physikalische Prozesse wachsen könnte, eine Rolle spielen kann.

---

---

With 15 Figures     

The contribution of months and seasons to fluctuations of the mean annual temperature in eastern Minnesota

Summary The 164-year eastern Minnesota record was analyzed to determine the contribution that each month and season has made to the fluctuations in the annual mean temperature record. The contributions are considered at time scales of years, pentad averages, and decadal averages. Correlation analyses, Cramer tests, and linear trend analyses were used to determine the degreee of influence.The different analysis methods provide a convergence of evidence toward the major conclusion of this investigation: late summer and autumn months and the autumn season have been most influential in determining the fluctuations in the annual mean temperature for pentad and decadal averaging periods.

---

Zusammenfassung Die Aufzeichnungen über einen Zeitraum von 164 Jahren aus dem östlichen Minnesota wurden analysiert, um festzustellen, welchen Beitrag jeder Monat und jede Jahreszeit zu den Schwankungen in den Aufzeichnungen über das Temperaturjahresmittel leistet. Die Beiträge werden in Jahreszeiträumen, und zwar im fünfjährigen und zehnjährigen Mittel betrachtet. Zur Bestimmung des Einflußgrades wurden Korrelationsanalysen, Cramertests und lineare Trendanalysen verwendet.Die unterschiedlichen Analysenmethoden liefern Ergebnisse, die auf die wesentliche Schlußfolgerung dieser Untersuchung zusammenlaufen: die Sommer- und Herbstmonate sowie die Jahreszeit Herbst hatten den größten Einfluß auf die Schwankungen im Temperaturjahresmittel für Mittelungsperioden von fünf und zehn Jahren.

---

---

With 2 Figures     

Enhancement of surface-atmosphere fluxes by desert-fringe vegetation through reduction of surface albedo and of soil heat flux

Summary The influence of desert-fringe vegetation on the daytime sensible heat flux is examined. The calculations are based on a previously developed surface albedo model for the plants/soil surface and the soil heat flux observational data for both bare and vegetated areas. It is found that the sensible heat flux from an ecosystem in a fenced-off area (exclosure) in the Sinai is larger than that from bare soil (overgrazed areas outside the exclosure) by a factor of 1.5 to 2.0, depending on the solar zenith angle. The contributions to this enhanced flux from the albedo reduction and the soil heat flux reduction are of the same magnitude.Various studies have established that a larger heat flux increases daytime convection and boundary layer growth, and thus an enhanced flux increases the probabilities for precipitation even in a parched region when moisture is advected from outside. The results of this investigation therefore suggest that removal of desert-fringe vegetation can reduce precipitation and promote drought.

---

Zusammenfassung Es wird der Einfluß der Vegetation am Rande der Wüste auf den tagsüber fühlbaren Wärmefluß untersucht. Die Rechnungen basieren auf einem früher entwickelten Modell für die Oberflächenalbedo der Pflanzen-/Erdoberfläche und auf Meßwerten für den Wärmefluß von vegetationslosen und bewachsenen Flächen. Wir finden, daß der fühlbare Wärmefluß eines abgezäunten Ökosystems in der Sinai um einen Faktor 1,5 bis 2,0 größer ist (abhängig vom Sonnenstand) als der Wärmefluß von einer unbewachsenen, abgegrasten Fläche außerhalb der Einzäunung. Die Beiträge zu diesem verstärkten Fluß kommen zu gleichen Teilen von der Reduktion der Albedo und des Wärmeflusses in den Erdboden.Mehrere Studien haben gezeigt, daß ein größerer Wärmefluß die Konvektion am Tage verstärkt, zu einer höheren Grenzschicht führt und daß deshalb ein verstärkter Wärmefluß eine Zunahme der Niederschlagswahrscheinlichkeit sogar in ausgetrockneten Gebieten bewirkt, wenn die Feuchtigkeit von außen durch Advektion zugeführt wird. Das Ergebnis dieser Untersuchung zeigt, daß die Vernichtung von Vegetation am Rande der Wüste zu einer Verringerung der Niederschläge führen kann und die Austrocknung gefördert wird.

---

---

With 2 Figures     

The 11-yr ozone modulation of extreme surface air temperatures

Summary The opposite effect of the total ozone on daily maximum and minimum air temperatures is one of the reasons for the failure of the correlation between solar activity and surface air temperature by means of mean daily values. The solar-related fluctuations in the atmospheric total ozone are found to be responsible for the observed correlations between solar activity and separately daily maximum and minimum air temperatures. The present evidence indicates that ozone serves as a stratospheric shutter modulating both the incoming daytime visible solar energy flux and the Earth's night-time upward infrared radiation transferred downward.

---

Zusammenfassung Der umgekehrte Effekt des gesamten Ozons auf die Tagesmaxima und -minima der Lufttemperatur ist einer der Gründe für die mißglückte Korrelation zwischen Sonnenaktivität und Oberflächenlufttemperatur, wie sie bis jetzt aus Tagesmittelwerten ermittelt wurde. Die sonnenabhängige Fluktuation im atmosphärischen Gesamtozon erwies sich als Ursache der genannten Korrelation zwischen Sonnenaktivität und täglichen Maxima und Minima der Lufttemperaturen andererseits. Damit wird darauf hingewiesen, daß Ozon als stratosphärischer Absorber sowohl für die tagsüber einfallende sichtbare Sonnenstrahlung als auch für die nächtliche, rücktransferrierte Erdinfrarotabstrahlung wirkt.

---

---

With 1 Figure     

Fractal dimension of rainbands over Hilly terrain

Summary The fractal geometry of nature has been discerned in a bewildering variety of places. Perhaps the most fundamental property is the existence of structure at almost every space or time scale. It is generally accepted today for convective cloud and rain areas to have fractal structure with dimensionD4/3 for many orders of magnitude in area.During the ALPEX-SOP the Vienna airport weather radar's echoes on a PPI display were evaluated within a range of 150 km. The results indeed confirm the general thesis, but sometimes exhibit considerable deviations both in space and in time from the expected fractal dimension. AsD ought to be determined by the physical processses (includinginteraction with orography) which shape clouds, we have split the data set according to different orographic regions (upstream side, ridge, lee-side), and weather process types (prefrontal, frontal, postfrontal; type of organization of precipitation). Hence follows a moderate reduction in fractal dimension on the upwind side, a substantial growth ofD on the lee-side, especially in situations with strong vertical shear of flow velocities, e.g. characteristic of narrow cold-frontal precipitation bands.There is evidence that the individual change in shape of clouds and precipitation patterns is related to mesoscale variability of physical parameters involved. Furthermore there might be a possibility to interpret this transitory modification from the rule during the flow over hills in terms of turbulence alternation in the boundary layer.

---

Fraktale Dimension von Niederschlagsbändern über hügeligem Gelände

Zusammenfassung Für die fraktale Geometrie der Natur gibt es eine Fülle von Beispielen. Die vielleicht hervorstechendste Eigenheit ist dabei die Existenz von Strukturen von fast jeglicher räumlicher oder zeitlicher Größenordnung. Es gilt heute als gesichert, daß konvektive Wolken- und Niederschlagsfelder über viele Größenordnungen ihrer Flächenausdehnung fraktale Strukturen der DimensionD4/3 aufweisen.Wetterradarbeobachtungen am PPI-Display des Flughafens Wien-Schwechat, während der ALPEX-SOP innerhalb 150 km Radius durchgeführt, stützen erwartungsgemäß diese These. Allerdings treten gelegentlich Abweichungen von der erwarteten fraktalen Dimension sowohl in räumlicher als auch in zeitlicher Hinsicht auf. DaD durch physikalische Prozesse (einschließlich derWechselwirkung mit der Orographie) bestimmt wird, welche die Wolken formen, haben wir die Echo-Daten nach verschiedenen orographischen Regionen (Luv, Kammlage, Lee) und nach Typen des Wetterablaufes (präfrontal, frontal, postfrontal; Art der Niederschlagsanordnung) getrennt. Damit zeigt sich eine geringe Abnahme der fraktalen Dimension im Luv von Hügelketten sowie ein beträchtliches Anwachsen vonD über der LeeSeite. Dies ist besonders in Fällen mit starker vertikaler Geschwindigkeitsscherung zu erkennen, wie es z.B. für schmale Niederschlagsbänder an Kaltfronten typisch ist.Es gibt Hinweise, daß die individuellen Formveränderungen von Wolken und Niederschlagsfeldern mit der mesoskaligen Variabilität der eingreifenden physikalischen Parameter verknüpft sind. Weiters sollte es möglich sein, diese vorübergehende Modifizierung des allgemeinen Verhaltens beim Überströmen einer Hügellandschaft, durch gleichzeitig einhergehende Veränderungen der Turbulenz-Charakteristik innerhalb der atmosphärischen Grundschicht zu deuten.

---

---

With 3 Figures     

Marine climatology of the tropical Americas

Summary Surface circulation and climate in the sea areas surrounding the American Continents are discussed on the basis of ship observations for the period 1911–1970 compiled with a one degree latitude-longitude square spatial resolution. Charts depict sub-synoptic scale features in considerable detail, such as the wintertime intrusions of cold dry air from the Atlantic to the Pacific side of the Mexican-Central American land bridge at topographically favoured locations, manifesting themselves in plumes of high wind speed, anticyclonic vorticity, and low sea surface temperature far into the open Pacific. Double peaks in the rainy season are indicated for the Western Caribbean and the easternmost Pacific off the Central American coast, with the September/October maximum most dominant. Among the more significant large-scale features are the near-equatorial trough of low pressure, a kinematic axis, and zonally oriented bands of maximal cloudiness and precipitation frequency, with a seasonal migration of this ensemble from a most equatorward position in Northern winter farther northward during summer. The near-equatorial kinematic axis has the characteristics of a confluence zone over the Western Atlantic, whereas over the Eastern Pacific it is a discontinuity between the Southwesterly flow from the Southern hemisphere and the Northeast Trades. Most intense development is reached during Northern summer. The surface flow discontinuity is broadly embedded in the baric trough. The bands of maximal convergence, cloudiness and precipitation frequency stay well equatorward of the surface flow discontinuity in the Eastern Pacific throughout the year, whereas over the Western Atlantic they switch to the North of the kinematic axis during Northern winter.

---

Maritime Klimatologie des tropischen Amerika

Zusammenfassung Klima und Luftzirkulation über den die amerikanischen Kontinente umgebenden Seegebieten werden aufgrund von in Eingradfeldern für den Zeitraum 1911–1970 ausgewerteten Schiffsbeobachtungen besprochen. Großräumige Karten sowie Diagramme und Tabellen des Jahresganges werden für Bodendruck, Wind, Divergenz, relative Wirbelgröße, Wasseroberflächentemperatur (SST), Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit dargeboten. Die Karten geben Einzelheiten im subsynoptischen Bereich wieder, wie etwa die winterlichen Kaltlufteinbrüche von der atlantischen zur pazifischen Seite der mexikanischmittelamerikanischen Landbrücke, die sich an orographisch begünstigten Stellen in Zungen von hoher Windgeschwindigkeit, antizyklonaler Wirbelgröße, und niederer SST bis weit in den offenen Pazifik hinein abzeichnen. Eine doppelgipflige Regenzeit ist für das westliche Karibische Meer und den östlichsten Pazifik längs der mittelamerikanischen Küste angezeigt, wobei das Maximum im September/Oktober bei weitem überwiegt.Zu den bezeichnendsten großräumigen Erscheinungen gehören eine Tiefdruckzone in der Nähe des Äquators, eine kinematische Achse, und zonal angeordnete Bänder von maximaler Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit; dieses System ist jahreszeitlichen Verlagerungen von einer äquatornächsten Lage im Nordwinter zu weiter nördlichen Breiten im Nordsommer unterworfen. Die kinematische Achse hat über dem westlichen Atlantik die Eigenheiten einer Konfluenzzone, während sie über dem östlichen Pazifik eine Diskontinuität zwischen der von der Südhemisphäre vordringenden Südwestströmung und dem Nordostpassat darstellt. Eine leichte Doppelwelle im Jahresgang ist nur in der Breitenlage der kinematischen Achse über dem Pazifik zu erkennen. Das System ist im Nordsommer am kräftigsten entwickelt. Die Diskontinuität der Bodenströmung ist in die Tiefdruckzone eingebettet. Die Bänder von maximaler Konvergenz, Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit bleiben im östlichen Pazifik ganzjährig erheblich äquatorwärts von der Strömungsdiskontinuität während sie über dem westlichen Atlantik im Nordwinter auf die Nordseite der kinematischen Achse überwechseln. Die für das vorliegende Projekt verfügbare räumliche Auflösung dürfte zum Verständnis der sogenannten Intertropischen Konvergenzzone wesentlich sein.

---

---

With 15 Figures     

On the meridional distribution of climate changes due to doubling of CO2 content in the atmosphere

Summary A two-dimensional radiative-convective model has been developed to calculate mean annual zonally-averaged temperature profiles for 18 latitudinal belts each of 10° width. The model includes meridional heat transport and impacts of surface albedo and lapse rate feedback mechanisms. In view of its flexibility and computational efficiency compared to a three-dimensional general circulation model, this model may serve as a useful tool in studying the climate sensitivity to external forcings.The model has been successfully applied to reproduce the meridional variation of climatic elements for the standard atmosphere. Next, the climate sensitivity to a doubling of atmospheric CO₂ has been examined. The surface temperature response ranges from 1.6 °C near the equator to 4 °C in polar regions with a global mean of 2.1 °C. The meridional distribution of surface warming due to doubled CO₂ simulated by our model agrees qualitatively with those obtained by NCAR and GFDL global circulation models in that the largest warmings in all three simulations are found at high latitudes in the Northern Hemisphere. An interesting feature of our findings is that the maximum response due to doubled CO₂ tends to descend from the upper troposphere at low latitudes to the surface at high latitudes. The responses of the transport of sensible and latent heat are in opposite direction thus leading to only slight but positive changes in the total meridional heat flux.

---

Zusammenfassung Es wurde ein zweidimensionales Strahlungs-Konvektions-Modell entwickelt, um zonal gemittelte Temperaturprofile für 10° breite Gürtel zu berechnen. Das Modell beinhaltet meridionalen Wärmetransport, Einflüsse der Albedo und des vertikalen Temperaturgradienten. Aufgrund seiner Flexibilität und rechnerischen Effizienz im Vergleich zu dreidimensionalen Modellen der allgemeinen Zirkulation, kann dieses Modell gut zum Studium der Sensitivität des Klimas auf äußere Antriebe verwendet werden.Das Modell wurde zuerst erfolgreich angewandt, um die meridionale Variabilität der Klimaelemente für die Standardatmosphäre zu reproduzieren. Dann wurde die Sensitivität gegenüber einer Verdoppelung des atmosphärischen CO₂ untersucht. Die Veränderungen an der Erdoberfläche reichten von 1.6 °C nahe dem Äquator bis zu 4 °C in Polnähe mit einem globalen Mittel von 2.1 °C. Die meridionale Verteilung stimmt qualitativ mit den Modellergebnissen von NCAR und GFDL überein. Alle prognostizieren die größten Erwärmungen in den hohen Breiten der Nordhemisphäre. Ein interessantes Ergebnis dieser Untersuchung ist, daß die größte Erwärmung von der oberen Troposphäre in niedrigen Breiten in hohen Breiten zur Oberfläche absinkt. Die Prognosen für die Änderung des Transports von fühlbarer und iatenter Wärme zeigen den umgekehrten Effekt. Das führt zu einem geringen Anstieg des meridionalen Wärmeflusses.

---

---

With 9 Figures     

Recent changes in smoke/haze events in Phoenix,Arizona

Summary The recent explosive population growth in Phoenix, Arizona is forcing policy-makers to develop an increased understanding of air quality meteorology in the desert setting. In this investigation, the long-term smoke/haze data base from Phoenix is analyzed to determine the magnitude of temporal changes in smoke/haze frequencies and durations. The results reveal no changes in smoke/haze frequency and intensity, but significant increases in the duration of these events. The findings appear to be related to the impact of the growing urban heat island on the structure of local inversion layers. The results suggest a link between urban-induced temperature and wind changes and air quality levels within a growing metropolitan area.

---

Zusammenfassung Das zuletzt explosive Bevölkerungswachstum in Phoenix/Arizona zwingt Politiker dazu, der Meteorologie der Luftbeschaffenheit im Wüstenraum gesteigerte Aufmerksamkeit zu widmen. In vorliegender Studie werden die Langzeitdaten von Rauch/Dunst in Phoenix analysiert, um das Ausmaß zeitlicher Veränderungen in Häufigkeit und Dauer des Auftretens von Rauch/Dunst zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigen, daß sich zwar die Häufigkeit und Intensität von Rauch/Dunst nicht geändert haben; wohl aber die Dauer ihres Auftretens. Diese Ergebnisse scheinen auf einen Einfluß der wachsenden urbanen Wärmeinsel auf die Struktur der örtlichen Inversionsschichten hinzuweisen. Die Resultate lassen auf einen Zusammenhang zwischen städtisch bedingten Temperatur-und Windveränderungen und unterschiedlicher Luftqualität über wachsenden städtischen Ballungsräumen schließen.

---

---

With 2 Figures     

Postglacial uplift in the Great Lakes region

Summary New data concerning the uplift in northern North America and in Fennoscandia are combined with earlier findings. The main quantities involved in the hypothesis of postglacial uplift are of the same order of magnitude for Fennoscandia and for the Great Lakes-Hudson Bay regions. Whereas the hypothesis of postglacial uplift is readily accepted for Fennoscandia, it has been rejected in several publications for the present uplift in North America, partly as a consequence of misinterpretation of data. Actually, it offers the best explanation by far for the uplift in both areas.

---

Zusammenfassung Neue Ergebnisse über die Geländehebung im nördlichen Nordamerika und in Fennoskandien werden zusammen mit früheren Ergebnissen diskutiert. Die weitaus beste Erklärung bietet die Hypothese, daß die Hebung in beiden Gebieten durch Fließbewegungen in der Erdkruste verursacht wird mit der Tendenz, das isostatische Gleichgewicht wiederherzustellen, das durch das Abschmelzen der während der Eiszeit angehäuften Eismassen gestört worden war. Die wesentlichen für diese Hypothese in Frage kommenden Größen sind in beiden Gebieten von der gleichen Größenordnung. Trotzdem wird diese Hypothese in mehreren Veröffentlichungen für die gegenwärtige Landhebung in Nordamerika abgelehnt, während sie für die Hebung in Fennoskandien mit ganz wenigen Ausnahmen angenommen wird, wofür Gründe diskutiert werden.

---

Résumé L'auteur discute les anciens et les nouveaux résultats des recherches concernant les mouvements ascendants du sol dans le nord de l'Amérique septentrionale et en Fennoscandie. La meilleure explication en est fournie par l'hypothèse que ces phénomènes sont provoqués par des courants à l'intérieur de l'écorce terrestre tendant à rétablir l'équilibre isostatique, qui avait été rompu par la fonte des glaces diluviales. Les éléments entrant en ligne de compte sont du même ordre de grandeur pour les deux régions. Malgré cela, la même hypothèse, généralement admise en ce qui concerne la Fennoscandie, est rejetée, dans plusieurs publications, pour l'Amérique du Nord, en partie à la suite de l'interprétation erronée de certaines données.

---

---

With 2 Figures.

---

California Institute of Technology, Division of the Geological Sciences, Contribution No. 650.     

Eine statistische Theorie der Böigkeit des Windes

Zusammenfassung Es werden Gleichungen abgeleitet, mittels derer man aus dem Energiespektrum des Windes die Häufigkeit von Böen bestimmter Größe und bestimmter Mindestgröße, die Größe der häufigsten Böenspitze und einen mittleren Abstand zwischen zwei Böenstößen berechnen kann. Die Theorie wird an einem Beispiel erläutert.

---

Summary Equations are derived which allow the calculation of frequencies of gusts with a velocity equal or larger than a given amount, of the velocity of the most frequent gust, and of a mean interval between two gusts out of the power-spectrum of wind. The theory is illustrated by an example.

---

Résumé L'auteur établit des formules permettant de calculer les grandeurs suivantes en partant du spectre énergétique du vent: Fréquence des rafales de force ou de force maximale déterminées, force des rafales les plus fréquentes ainsi que le temps moyen séparant deux rafales. Il démontre sa théorie par un exemple.

---

---

Mit 4 Textabbildungen     

Heat budget of air passing through a hot tunnel in northeastern Japan

Summary A geothermal and meteorological observation was carried out inside a hot tunnel (named Torigoe tunnel) penetrating through a volcanic zone in northeastern Japan, just after it has been penetrated. Rock wall surface temperature, some thermal properties of rock samples, temperature profile in slender pits drilled into the rock body, temperature of water flowing on the floor and the meteorological elements of air passing through the tunnel are contained in the observation.Introducing the coefficient of heat transfer determined from the Reynolds analogy for turbulent forced convection in a circular tube, the heat budget of the air-tunnel system is investigated with those observed data. The results show that the net sensible heat of 58.61 kW is drawn out from the tunnel by air passing through it and seems to be overcompensated by the net heat supply of 67.21 kW from the rock wall to air, while for the net latent heat removal of 101.56 kW by air the apparent undercompensation of 80.01 kW is found from the water flowing on the floor. Consideration is carried out on such excess and deficiency of heat supplies.

---

Zusammenfassung In einem heißen Tunnel (dem Torigoe-Tunnel), der durch vulkanisches Gebiet im nordöstlichen Japan verläuft, wurden unmittelbar nach Tunneldurchstoß geothermische und meteorologische Untersuchungen durchgeführt. Die Temperatur der Gesteinsoberfläche, spezifische thermische Eigenschaften der Gesteinsproben, das Temperaturprofil von dünnen Bohrkernen, als auch die Temperatur des Wassers am Tunnelgrund und meteorologische Daten der Durchzugsluft werden in dieser Untersuchung berücksichtigt.Durch Einführung des durch die Reynolds-Analogie determinierten Wärmeaustauschkoeffizienten für turbulente, erzwungene Konvektion in einer kreisförmigen Röhre wird der Wärmehaushalt der Luft im Tunnelsystem unter Heranziehung der angeführten Daten untersucht. Die Resultate zeigen, daß 58.61 kW fühlbare Wärme dem Tunnel durch die Luft entzogen werden, die jedoch durch eine Zufuhr von 67.21 kW von der Felswand an die Luft abgegebener fühlbarer Wärme überkompensiert zu werden scheint, während der dauernden latenten Wärmeabfuhr durch die Luft von 101.56 kW eine Unterkompensierung von 80.01 kW durch das am Tunnelgrund fließende Wasser gegenübersteht. Die Folgen dieses Überschusses bzw. Defizites werden genauer diskutiert.

---

---

With 5 Figures     

Atmospheric carbon dioxide variations at coastal site, Shibukawa, in Seto Inland Sea, Japan

Summary Four years of measurements (1980–83) of carbon dioxide at the northern coast site, Shibukawa, are presented. The data reveal well defined diurnal and seasonal variations. The amplitude of the daily carbon dioxide variation is about 30 ppm during the colder season (January–March; November–December), and about 60 ppm during the warmer season (April–October). The seasonal variation of daily minimum concentration of carbon dioxide has a maximum in the middle of summer (July–September) and a minimum in the winter months. This variation does not correspond to that expected from vegetation activity. The summer peak in carbon dioxide concentration seems to be inherent features at the coast site, Shibukawa; it is probably due to less activity of the vertical mixing under stable stratification of the air layer prevailing throughout the day. The year-to-year comparison of minimums in the winter months reveals an average annual increase of the carbon dioxide content of 6 ppm/year, which is much greater than 1.5 ppm/year observed in the troposphere over Japan [1]. This indicates that the carbon dioxide concentration and its variations at Shibukawa station represent the local scale values rather than the large scale one. The horizontal distribution of carbon dioxide concentration, measured over sea surface near Shibukawa station, also suggests the existence of many patches of high concentration of carbon dioxide due to the local point sources related to the human activity such as ships and industries distributed at the coast site.

---

Variationen des atmosphärischen CO₂ bei Shibukawa im Küstengebiet des Inlandsees Seto in Japan

Zusammenfassung Es werden Ergebnisse über Tages- und Jahresgänge von vierjährigen Messungen (1980–83) des CO₂ bei Shibukawa an der nördlichen Küste des Sees vorgelegt. Die Amplitude des Tagesganges beträgt in der kalten Jahreszeit ungefähr 30 ppm und in der warmen Jahreszeit ungefähr 60 ppm. Im Jahresgang des täglichen Minimums des CO₂ fällt das Maximum auf den Sommer und das Minimum auf Wintermonate. Dies entspricht nicht der aus der Aktvität der Vegetation zu erwartenden Variation. Das Sommermaximum scheint eine Besonderheit der Lage von Shibukawa an der Küste zu sein und ist wahrscheinlich auf die zu geringe vertikale Durchmischung bei der tagsüber dort vorherrschenden stabilen Schichtung zurückzuführen. Der Vergleich der Minima der Wintermonate von Jahr zu Jahr läßt eine Zunahme um 6 ppm pro Jahr erkennen, die bedeutend größer ist als die Zunahme um 1,5 ppm pro Jahr in der Troposphäre über Japan [ 1 ]. Dies weist darauf hin, daß die CO₂-Konzentration und ihre Variationen in Shibukawa eher lokale als großräumige Werte darstellen.Die über der Seeoberfläche in der Nähe von Shibukawa gemessene Verteilung der CO₂-Konzentrationen zeigt viele Stellen mit hoher CO₂-Konzentration, die auf lokale Punktquellen menschlicher Aktivität wie auf Schiffe und auf an der Küste verteilte Industrien hinweisen.

     

Numerical simulation of the development of vortices over the Qinghai-Xizang (Tibet) Plateau

Summary Some of the vortices which develop over the Tibetan plateau during summer give rise to severe weather over eastern China. These weather developments can be difficult to forecast, but have been simulated successfully in a recently developed numerical model. It will be shown that different vortices respond differently to topographic effects, to nonlinear processes and to sensible and latent heating in their formation, maintenance, and motion. Elevated terrain appears to enhance the influence of thermodynamic processes, block airflow, and increase frictional dissipation.Sensible heating sometimes collaborates with topography in blocking cold air intrusions and is not only a function of terrain elevation but also of the synoptic situation. Without the input of latent heating, vortices over the eastern part of the Tibetan plateau tend to degenerate.

---

Numerische Simulation von Wirbelbildungen über dem Hochland von Tibet

Zusammenfassung Einige der sich im Sommer über dem Hochland von Tibet entwickelnden Wirbel verursachen Unwetter in Ostchina. Die Vorhersage dieser Entwicklung kann schwierig sein, sie werden aber von einem kürzlich vorgestellten numerischen Modell erfolgreich simuliert. Es wird gezeigt, daß verschiedene Wirbel verschieden auf die Orographie, auf nichtlineare Vorgänge sowie auf fühlbare und latente Wärme in ihrer Entstehung, Erhaltung und Bewegung reagieren. Ein Hochland scheint den Einfluß thermodynamischer Vorgänge zu verstärken, Strömungen zu blockieren und die Reibungsdissipation zu steigern.Die fühlbare Wärme verhindert manchmal gemeinsam mit der Topographie Kaltlufteinbrüche, hängt aber nicht nur von der Hochland-sondern auch von der synoptischen Situation ab. Ohne latente Wärme neigen Wirbel über dem Ostteil des Hochlandes von Tibet zur Degeneration.

---

---

With 22 Figures     

Statistical-climatological investigations concerning the heat content of air (enthalpy)

Summary The aim of this paper is to investigate the heat content of air (enthalpy) in a statistical-climatological manner. The knowledge of the heat content of air is useful especially for technical meteorology and air conditioning techniques.Enthalpy depends linearely on air temperature and water vapor pressure. Assuming that these factors are independent of each other and that the temperature follows a Gaussian distribution and the vapor pressure a Gamma distribution, it is possible to derive a theoretical distribution function. A critical examination of this independence for two observation stations (Hohe Warte, Vienna; 48° N, 16° E and Sonnblick; 47° N, 12° E) showed that there exists a linear relationship between temperature and vapor pressure at the selected 5%-level.Furthermore it was established that a Gaussian distribution or the sum of up to a maximum of three Gaussian distributions may be fitted to the empirical distribution of temperature. Contrary to the general assumption, it was not always possible to fit a Gamma distribution to the empirical distribution of vapor pressure.Taking into consideration the above-mentioned dependence, the enthalpy was interpreted as a linear transformation of temperature. Consequently, a Gaussian distribution or a sum of up to a maximum of three Gaussian distributions has been fitted to the empirical distribution of enthalpy. By this method, bimodal distributions may also be fitted. The Fisher-Test showed that this type of fitting may be considered significant at the 5%-level for all observation times except one at the investigated observation stations.

---

Zusammenfassung Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Wärmeinhalt der Luft (Enthalpie) statistisch-klimatologisch zu untersuchen. Die Kenntnis des Wärmeinhalts der Luft ist besonders für die technische Meteorologie und die Klimatechnik von Bedeutung.Die Enthalpie setzt sich linear aus Temperatur und Dampfdruck zusammen. Nimmt man an, daß diese beiden Größen voneinander unabhängig sind und die Temperatur normalverteilt und der Dampfdruck gammaverteilt ist, so läßt sich eine theoretische Verteilungsfunktion ableiten. Die Überprüfung der Unabhängigkeit an zwei Beobachtungsstationen (Wien-Hohe Warte; 48° N, 16° E und Sonnblick; 47° N, 12° E) ergab einen linearen Zusammenhang zwischen den Ausgangsgrößen Temperatur und Dampfdruck auf dem gewählten 5%-Niveau. Außerdem wurde festgestellt, daß an die empirische Verteilung der Temperatur eine Normalverteilung oder die Summe von höchstens drei Normalverteilungen angepaßt werden kann. An die empirische Verteilung des Dampdruckes konnte nicht immer, wie üblicherweise angenommen wird, eine Gamma-Verteilung angepaßt werden.Unter Berücksichtigung der genannten Abhängigkeit wurde die Enthalpie als lineare Transformation der Temperatur aufgefaßt. Damit wurde an die empirische Verteilung der Enthalpie eine Normalverteilung oder die Summe von höchstens drei Normalverteilungen angepaßt. Mit dieser Methode lassen sich auch auftretende bimodale Verteilungen nachbilden. Der Test von Fisher ergab, daß diese Art der Anpassung für alle Termine an den untersuchten Beobachtungsstationen mit einer Ausnahme auf dem 5%-Niveau als insgesamt signifikant angesehen werden kann.

---

---

With 1 Figure